CN103451333B - 一种高炉喷煤助燃剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种高炉喷煤助燃剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高炉喷煤助燃剂及其制备方法与应用，所述高炉喷煤助燃剂由重量百分数0~100%的焙烧菱铁矿、0~100%的轻烧白云石和0~100%的除尘灰组成，并且上述各组分的重量百分数之和为100%。所述的制备方法包括前处理、制备步骤，具体包括：按助燃剂配方进行备料，将焙烧菱铁矿和轻烧白云石进行粉碎备用，将粉碎后的焙烧菱铁矿、轻烧白云石和除尘细灰按配方比例进行称量，混合搅拌均匀后得到目标物。本发明的应用为所述的高炉喷煤助燃剂在高炉喷吹无烟煤或混合煤粉中的应用。本发明采用以钙基、镁基、铁基和部分变性物为助燃剂主要成分，具有取材容易、成本低廉的优点且具有较好的降低焦比、稳定炉况、增加产量的效果；本发明使用部分工业废弃物为原料，具有保护环境、资源重复利用的功能。

Description

一种高炉喷煤助燃剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于节能技术领域，具体涉及一种高炉喷煤助燃剂及其制备方法与应用。
背景技术
助燃剂很多，如氧气、氯酸钾、硝酸钾等。水就是助燃剂，水是由H和O组成的，而氢和氧在其爆炸极限范围内混合本身就是极其易燃物质，而氧又是助燃的，在某些条件下水能分解成氢和氧，这样水在这种条件下就是助燃剂了。工业级助燃剂：工业级助燃剂是为降低能源消耗、降低运营成本而研制的目的就是节能降耗。助燃剂：外观为白色、粉红色粉末。也有颗粒状白色颗粒。在喷吹煤粉中加入助燃剂，提高煤粉的燃烧率，减少未燃煤粉的数量，大幅度提高喷煤比，降低焦比是近年来炼铁行业广泛采取的技术手段，但大部份助燃剂核心技术都掌握在私营或民营企业主手中，虽然助燃剂能够产生一定的，降低焦比节约生铁成本的作用，但因加入助燃剂成本较高（5400～6500元/吨，主要是采用了部份高价的原料如稀土类元素等），使炼铁行业的企业生产成本较高。因此，开发一种生产成本低且能保证增加喷煤比、降低焦比、稳定炉况效果的助燃剂是非常必要的。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种高炉喷煤助燃剂；第二目的在于提供所述高炉喷煤助燃剂的制备方法；第三目的在于提供所述高炉喷煤助燃剂的应用。
本发明的第一目的是这样实现的，所述高炉喷煤助燃剂由重量百分数0~100%的焙烧菱铁矿、0~100%的轻烧白云石和0~100%的除尘灰组成，并且上述各组分的重量百分数之和为100%。
本发明的第二目的是这样实现的，包括前处理、制备步骤，具体包括：
A、前处理：按助燃剂配方进行备料，将焙烧菱铁矿和轻烧白云石进行粉碎备用；
B、制备：将粉碎后的焙烧菱铁矿、轻烧白云石和除尘细灰按配方比例进行称量，混合搅拌均匀后得到目标物。
本发明的第三目的是这样实现的，所述的高炉喷煤助燃剂在高炉喷吹无烟煤或混合煤粉中的应用。
本发明采用以钙基、镁基、铁基和部分变性物为助燃剂主要成分，具有取材容易、成本低廉的优点且具有较好的 低焦比、稳定炉况、增加产量的效果；本发明使用部分工业废弃物为原料，具有保护环境、资源重复利用的功能。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述高炉喷煤助燃剂由重量百分数0~100%的焙烧菱铁矿、0~100%的轻烧白云石和0~100%的除尘灰组成，并且上述各组分的重量百分数之和为100%。
所述的高炉喷煤助燃剂由重量百分数10~30%的焙烧菱铁矿、10~30%的轻烧白云石和50~70%的除尘灰组成。
所述的除尘灰由助燃剂重量百分数10~30%的除尘粗灰、10~30%的除尘细灰和10~30%的烧结机头除尘灰组成。
所述的除尘粗灰为火力发电厂的除尘粗灰。
所述的除尘细灰为火力发电厂的除尘细灰。
本发明所述的高炉喷煤助燃剂的制备方法，包括前处理、制备步骤，具体包括：
A、前处理：按助燃剂配方进行备料，将焙烧菱铁矿和轻烧白云石进行粉碎备用；
B、制备：将粉碎后的焙烧菱铁矿、轻烧白云石和除尘细灰按配方比例进行称量，混合搅拌均匀后得到目标物。
所述的焙烧菱铁矿是将菱铁矿置入900~1100℃的焙烧炉焙烧420min以上至烧损率＜1%。
所述的轻烧白云石是将白云石置入900~1000℃的焙烧炉焙烧360min以上至烧损率＜1%。
A步骤所述的粉碎的粒径为过10目筛。
本发明的应用为所述的高炉喷煤助燃剂在高炉喷吹无烟煤或混合煤粉中的应用。
所述的高炉喷煤助燃剂在喷煤制粉工序前加入，按原煤制粉重量的0.3~0.5%加入。
本发明方法，主要定义、原理如下：
1）助燃剂定义
加入喷煤助燃剂后，会对煤粉的燃烧性能有一个较大的提高，减少未燃煤粉数量，提高煤粉燃烧效率，增加喷煤量，大幅度降低焦比，降低生铁成本。
2）技术思路
在全面分析研究煤粉特性和喷吹煤粉喷入风口后的燃烧过程，对助燃理论进行了研究探索，针对煤粉是由复杂的大分子集团构成这一特性，创新性地提出了“大分子裂解理论”，并在此理论的指导下进行研究。
针对煤粉分子又大又复杂的特性，把几种对煤粉有助燃作用的物质组合加入后，将对煤粉分子不同部份发生作用，经过反复试验寻找到适合昆钢使用的助燃剂配方，该配方与其它厂家不同之处在于：①使用最为常见的普通物质，即主要以钙基、镁基、铁基和部份变性物为助燃剂主要成份，具有取材容易，成本较低（原料和加工成本仅为2500元/吨左右）；②经工业试验后证明，具有较好的降低焦比、稳定炉况、增加产量的效果；③该配方中使用部分工业废弃物为原料，具用保护环境，资源重复利用的功能。
3）操作方法
KPZ喷煤助燃剂制备操作方法：①将菱铁矿放入焙烧炉（1000℃）焙烧420min以上，推出冷却至室温后磨细至粉状待用，②将轻烧白云石（1000℃焙烧360min以上）破细至粉状待用，③将火电厂除尘粗灰购买并用罐车运回待用，④将火电厂除尘细灰购买并用罐车运回待用，⑤将烧结厂烧结机头除尘灰回收待用，⑥将上述五种物料按20％比例称量后，加入混料机混匀后按25kg/袋打包装袋，制出的成品堆放整齐待运。
本发明的菱铁矿和轻烧白云石焙烧温度和时间要足够，保证烧损<1％，火电厂的电除尘粗、细灰要现拉现配，不能存放太长时间，所有的物料均不能遇水是关键。
实施例1
按助燃剂配方进行备料，将焙烧菱铁矿和轻烧白云石进行粉碎备用，将粉碎后的焙烧菱铁矿100 Kg、轻烧白云石100 Kg、火力发电厂除尘粗灰100 Kg、火力发电厂除尘细灰100Kg和烧结机头除尘灰100Kg进行称量，混合搅拌均匀后得到目标物。
实施例2
按助燃剂配方进行备料，将焙烧菱铁矿和轻烧白云石进行粉碎备用，将粉碎后的焙烧菱铁矿100Kg、轻烧白云石100Kg和除尘灰300Kg进行称量，混合搅拌均匀后得到目标物。
实施例3
按助燃剂配方进行备料，将火力发电厂除尘粗灰175Kg、火力发电厂除尘细灰175Kg和烧结机头除尘灰150Kg进行称量，混合搅拌均匀后得到目标物。
实施例4
按助燃剂配方进行备料，将火力发电厂除尘粗灰100Kg、火力发电厂除尘细灰100Kg和烧结机头除尘灰300Kg进行称量，混合搅拌均匀后得到目标物。
实施例5
按助燃剂配方进行备料，将火力发电厂除尘粗灰300Kg、火力发电厂除尘细灰100Kg和烧结机头除尘灰100Kg进行称量，混合搅拌均匀后得到目标物。
实施例6
按助燃剂配方进行备料，将焙烧菱铁矿和轻烧白云石进行粉碎备用，将粉碎后的焙烧菱铁矿150Kg、轻烧白云石150Kg、火力发电厂除尘粗灰100Kg、火力发电厂除尘细灰50Kg和烧结机头除尘灰50Kg进行称量，混合搅拌均匀后得到目标物。
实施例7
按助燃剂配方进行备料，将焙烧菱铁矿进行粉碎备用，将粉碎后的焙烧菱铁矿75Kg、火力发电厂除尘粗灰150 Kg、火力发电厂除尘细灰150Kg和烧结机头除尘灰125Kg进行称量，混合搅拌均匀后得到目标物。
实施例8
按助燃剂配方进行备料，将焙烧菱铁矿进行粉碎备用，将粉碎后的焙烧菱铁矿500Kg进行称量，装袋后得到目标物。
实施例9
按助燃剂配方进行备料，将轻烧白云石进行粉碎备用，将粉碎后的轻烧白云石500Kg进行称量，装袋后得到目标物。
下面仅以实施例1制备得到的目标物的试验对本发明进行进一步说明：
试验例1
2012年4月12日～21日，技术中心在玉溪汇溪金属铸造制品有限公司（以下简称：汇钢）所属高炉进行了为期10天的高炉配加“KPZ喷煤助燃剂”工业试验。试验期间，喷煤助燃剂配加量0.21%，汇钢450m3高炉在钒钛矿用量比例增加、煤焦灰分升高、富氧率下降等不利情况下确保了炉况稳定顺行，并获得了焦比降低、煤比升高、产量增加的实际冶炼效果。经合理校正后，与基准期相比，试验期焦比降低16.06kg/t、煤比升高0.9kg/t、综合焦比降低15.34kg/t、产量增加67.92t/d，试验效果明显。
试验期间高炉各项技术经济指标得到改善，使用喷煤助燃剂效益显著。汇钢条件状况使用喷煤催化助燃剂工业性试验效果如下：
1)    校正入炉焦比降低16.06kg/t，校正综合焦比下降15.34kg/t，煤比升高0.90kg/t。
2) 经校正，产量增加67.92t/d，增产幅度为5.47%。
3) 喷煤置换比提高0.115倍，煤粉燃烧效率增加幅度明显。
4) 吨铁成本降低29.46元/t。
试验例2
2012年7月27日～8月28日，技术中心在安宁分公司炼铁厂第一次进行了为期32天的高炉配加“KPZ喷煤助燃剂”工业试验，对比基准期为(配加洛阳鸿瑞助燃剂0.5％) 2012年8月29日～11月7日。
试验期间，KPZ喷煤助燃剂配加量为0.218%，高炉在品位下降等不利情况下确保了炉况稳定顺行，并获得了焦比降低、煤比升高的冶炼效果。
试验期间高炉各项技术经济指标得到改善，使用KPZ喷煤助燃剂效益显著。安宁分公司炼铁厂条件状况使用KPZ喷煤助燃剂工业性试验效果如下：
①六高炉校正综合焦比下降11.416kg/t，煤比下降8.70kg/t，产量增加78.51t/d，置换比提高0.069倍，成本降低17.40元/t。
②五高炉校正综合焦比下降5.608kg/t，煤比升高5.944kg/t，产量增加118.507t/d，喷煤置换比提高0.034倍，铁成本降低6.40元/t。
KPZ喷煤助燃剂具有较高的着火温度，在安宁分公司铁厂现有生产条件下，加入KPZ喷煤助燃剂，不会对喷煤制粉系统构成危害。今后，在昆钢高炉喷煤制粉系统中加入KPZ喷煤助燃剂是可行的。
试验例3
昆钢技术中心于2013年1月17日至4月22日，5月16日至今在昆钢安宁分公司喷煤作业区原煤皮带上，进行配加0.4% KPZ喷煤助燃剂长时间的工业性试验，经Ⅰ～Ⅳ系列制粉后输往3#～6#高炉喷吹。试验已进行了6个月，现试验仍在进行中，至8月11日已加入KPZ助燃剂1032吨，现试验仍在进行中。
表1  全厂高炉主要经济指标
注：以伊川金正助燃剂配加期间为基准进行对比，试验期数据统计从2013.1.18～3.18
从表1中看出，试验期煤比增加13.62 kg/t，使焦比下降15.66 kg/t，试验期对入炉品位等13个参进行校正后，与基准期相比，全厂高炉平均焦比应该下降17.101kg/t，实际降低15.66kg/t，校正焦比为443.211kg/t，与基准期相比升高1.441kg/t；综合焦比为581.32kg/t，校正后为586.163kg/t，与基准期的584.72kg/t相比，升高1.441kg/t，因试验期进口矿逐步减少，钒钛矿用量增加，TiO2负荷从基准期平均20.443kg/t，试验期增加到平均26.174kg/t，因TiO2负荷的增加使焦比增加1.441kg/t。
初步测算与另外两家外购助燃剂相比，助燃效果相当，但在增加产量，稳定炉况方面的效果优于外购助燃剂，制造成本低的优势更大。

Claims (4)

1.一种高炉喷煤助燃剂，其特征在于所述高炉喷煤助燃剂由重量百分数10~30%的焙烧菱铁矿、10~30%的轻烧白云石、10~30%的火力发电厂除尘粗灰、10~30%的火力发电厂除尘细灰和10~30%的烧结机头除尘灰组成，并且上述各组分的重量百分数之和为100%；所述的焙烧菱铁矿是将菱铁矿置入900~1100℃的焙烧炉焙烧420min以上至烧损率＜1%，所述的轻烧白云石是将白云石置入900~1000℃的焙烧炉焙烧360min以上至烧损率＜1%；所述高炉喷煤助燃剂在喷煤制粉工序前加入，按原煤制粉重量的0.3~0.5%加入。
2.根据权利要求1所述的高炉喷煤助燃剂，其特征在于其制备方法包括前处理、制备步骤，具体包括：
A、前处理：按助燃剂配方进行备料，将焙烧菱铁矿和轻烧白云石进行粉碎备用，将火力发电厂除尘粗灰、火力发电厂除尘细灰、烧结机头除尘灰收集装袋后备用；
B、制备：将粉碎后的焙烧菱铁矿、轻烧白云石、火力发电厂除尘粗灰、火力发电厂除尘细灰、烧结机头除尘灰按配方比例进行称量，混合搅拌均匀后得到目标物。
3.根据权利要求2所述的高炉喷煤助燃剂，其特征在于A步骤所述的粉碎的粒径为过10目筛。
4.根据权利要求1所述的高炉喷煤助燃剂，其特征在于所述的高炉喷煤助燃剂在高炉喷吹无烟煤或混合煤粉中的应用。
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